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Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have shown to be promising in disease studies and drug screenings [1]. Cardiomyocytes derived from hiPSCs have been extensively investigated using patch-clamping and optical methods to compare their electromechanical behaviour relative to fully matured adult cells. Mathematical models can be used for translating findings on hiPSCCMs to adult cells [2] or to better understand the mechanisms of various ion channels when a drug is applied [3,4]. Paci et al. (2013) [3] developed the first model of hiPSC-CMs, which they later refined based on new data [3]. The model is based on iCells® (Fujifilm Cellular Dynamics, Inc. (FCDI), Madison WI, USA) but major differences among several cell lines and even within a single cell line have been found and motivate an approach for creating sample-specific models. We have developed an optimisation algorithm that parameterises the conductances (in S/F=Siemens/Farad) of the latest Paci et al. model (2018) [5] using current-voltage data obtained in individual patch-clamp experiments derived from an automated patch clamp system (Patchliner, Nanion Technologies GmbH, Munich).
The discovery of human induced pluripotent stem cells reprogrammed from somatic cells [1] and their ability to differentiate into cardiomyocytes (hiPSC-CMs) has provided a robust platform for drug screening [2]. Drug screenings are essential in the development of new components, particularly for evaluating the potential of drugs to induce life-threatening pro-arrhythmias. Between 1988 and 2009, 14 drugs have been removed from the market for this reason [3]. The microelectrode array (MEA) technique is a robust tool for drug screening as it detects the field potentials (FPs) for the entire cell culture. Furthermore, the propagation of the field potential can be examined on an electrode basis. To analyze MEA measurements in detail, we have developed an open-source tool.
Kyphoplasty of Osteoporotic Fractured Vertebrae: A Finite Element Analysis about Two Types of Cement
(2019)
System und Verfahren zur Durchführung von Messungen biaxialer und kreuzförmiger Zugversuche, wobei ein Weg oder eine Kraft auf eine Materialprobe über mindestens zwei Nadelarme mit Nadeln geleitet wird, die in einem Gehäuse gelagert sind, wobei die Arme und/oder Nadelarme für eine ungehinderte Querkontraktion bei gleichmäßiger Lasteinleitung um eine Achse drehbar gelagert und seitlich auslenkbar sind.
We propose the so-called chance constrained programming model of stochastic programming theory to analyze limit and shakedown loads of structures under random strength with a lognormal distribution. A dual chance constrained programming algorithm is developed to calculate simultaneously both the upper and lower bounds of the plastic collapse limit and the shakedown limit. The edge-based smoothed finite element method (ES-FEM) is used with three-node linear triangular elements.
Socio-technical scenarios for energy-intensive industries: the future of steel production in Germany
(2019)
Mit modernen nicht invasiven bildgebenden Verfahren lassen sich anhand der Fundusfotografie bzw. der optischen Verfilmung Aspekte der funktionellen und strukturellen retinalen Gefäßveränderungen objektiv untersuchen. Der Zustand und das Verhalten retinaler Gefäße beeinflussen im prä-, post- und kapillaren Bereich den Blutfluss und strömungsbedingte Stoffwechselverhältnisse passiv und aktiv über den Gefäßdurchmesser. Retinale Gefäße gleichen von Aufbau und Funktion den zerebralen Gefäßen und spiegeln den Zustand der Mikrozirkulation wider. Mithilfe von aus den Gefäßweiten berechneten Biomarkern soll eine Aussage über die Prognose von systemischen vaskulär bedingten Erkrankungen getroffen werden. Die statische retinale Gefäßanalyse befasst sich mit der Untersuchung des Zustandes der prä- und postkapillaren Gefäßdurchmesser der retinalen Mikrozirkulation anhand einer optischen Fundusaufnahme. Bei der dynamischen retinalen Gefäßanalyse wird der Längsschnitt eines retinalen Gefäßes nicht invasiv funktionell und strukturell über einen Zeitraum vor, während und nach einer spezifischen vaskulären Stimulation untersucht. Die genaue Methodologie der Auswertung und die Bezeichnung der Parameter variieren bei unterschiedlichen Ansätzen. Mittels retinaler Gefäßanalyse wurden bislang mehrere klinische Querschnitts- und Interventionsstudien in der Augenheilkunde und anderen Fachgebieten, inkl. Kardiologie, Neurologie, Neurochirurgie, Nephrologie, Gynäkologie, Sportmedizin, Diabetologie, Hypertensiologie usw. durchgeführt. Mit der statischen retinalen Gefäßanalyse steht eine kostengünstige, reproduzierbare, nicht invasive Screeningtechnik zur Verfügung, um eine prognostische Aussage über die Gefäßgesundheit eines individuellen Patienten zu treffen. Die dynamische retinale Gefäßanalyse besitzt ein weiteres diagnostisches Anwendungsspektrum als die statische, da sie das Verhalten retinaler Gefäße zeitkontinuierlich untersucht. Die Evaluation vaskulärer Erkrankungen sowie zerebro- bzw. kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität mittels mehrerer methodologischer Modalitäten retinaler Gefäßanalyse mit ihren jeweiligen quantitativen Biomarkern bietet eine zukunftsträchtige diagnostische Perspektive. Die interdisziplinäre klinische Anwendung dieser vaskulären Biomarker gewinnt zunehmend an Bedeutung, sowohl in der Augenheilkunde als auch in anderen Fachgebieten.
BACKGROUND: Muscle stretch reflexes are widely considered to beneficially influence joint stability and power generation in the lower limbs. While in the upper limbs and especially in the muscles surrounding the shoulder joint such evidence is lacking. OBJECTIVE: To quantify the electromyographical response in the muscles crossing the shoulder of specifically trained overhead athletes to an anterior perturbation force. METHODS: Twenty healthy male participants performed six sets of different external shoulder rotation stretches on an isokinetic dynamometer over a range of amplitudes and muscle pre-activation moment levels. All stretches were applied with a dynamometer acceleration of 10,000∘/s2 and a velocity of 150∘/s. Electromyographical response was measured via sEMG. RESULTS: Consistent reflexes were not observed in all experimental conditions. The reflex latencies revealed a significant muscle main effect (F (2,228) = 99.31, p< 0.001; η2= 0.466; f= 0.934) and a pre-activation main effect (F (1,228) = 142.21, p< 0.001; η2= 0.384; f= 1.418). The stretch reflex amplitude yielded a significant pre-activation main effect (F (1,222) = 470.373, p< 0.001; η2= 0.679; f= 1.454). CONCLUSION: Short latency muscle reflexes showed a tendency to an anterior to posterior muscle recruitment whereby the main internal rotator muscles of the shoulder revealed the most consistent results.
After a liver tumor intervention the medical doctor has to compare both pre and postoperative CT acquisitions to ensure that all carcinogenic cells are destroyed. A correct assessment of the intervention is of vital importance, since it will reduce the probability of tumor recurrence. Some methods have been proposed to support the medical doctors during the assessment process, however, all of them focus on secondary tumors. In this paper a tool is presented that enables the outcome validation for both primary and secondary tumors. Therefore, a multiphase registration (preoperative arterial and portal phases) followed by a registration between the pre and postoperative CT images is carried out. The first registration is in charge of the primary tumors that are only visible in the arterial phase. The secondary tumors will be incorporated in the second registration step. Finally, the part of the tumor that was not covered by the necrosis is quantified and visualized. The method has been tested in 9 patients, with an average registration error of 1.41 mm.